工業生產中排放出來的廢氣——二氧化碳,曾經是企業碳減排的惡夢;現在,通過科技創新,二氧化碳變廢為寶,還賣上了錢,帶動CCUS(碳捕集、利用與封存)發展成為新興產業。專家評估,新疆三大盆地二氧化碳資源利用和埋存潛力約40億噸,可為“八大產業集群”建設碳排放騰出廣闊空間。

三塘湖油田致密油前置二氧化碳壓裂施工現場。(資料圖)賈斌 攝

  3噸“碳”換1噸油

  將捕集起來的二氧化碳壓縮脫硫后,降溫到零下25℃液化提純,得到純度99.9%的工業二氧化碳和純度99.995%的食品級二氧化碳,然后輸送進不同球罐儲存。

  這是新疆深冷氣體有限公司的生產場景。該公司位于瑪納斯縣,捕集的是兄弟公司——新疆心連心能源化工有限公司工業生產過程中產生的二氧化碳。心連心公司以煤炭為原料,生產化肥、三聚氰胺,深冷氣體公司為心連心公司配套建設了碳捕集裝置。

  “油田生產旺季,每天大約要拉500多噸二氧化碳到新疆油田去驅油。”深冷氣體公司副總經理李法展說,每天大約20輛槽罐車拉二氧化碳到油田,環準噶爾盆地奔跑。

  不僅是準噶爾盆地,在吐哈盆地也奔馳著二氧化碳運輸槽罐車。新疆廣匯碳科技綜合利用有限公司每天將捕集來的二氧化碳,運到80公里以外的吐哈油田三塘湖采油管理區驅動原油開采。

  2023年,三塘湖采油管理區的三低砂巖油藏、火山巖油藏和致密礫巖油藏相繼實施了二氧化碳前置壓裂、二氧化碳滲驅協同技術。其中,三塘湖馬中致密油開發有效封存二氧化碳3.5萬噸,累計增油1萬余噸,平均3噸“碳”換出1噸油,實現封碳與增油雙贏。

  “二氧化碳注入油藏后,能夠溶于原油,起到補能、降黏的作用,大幅提高原油采收率。”吐哈油田開發事業部提高采收率項目部負責人魏勇解釋。

2023年7月,三塘湖油田牛圈湖東區CCUS項目正式投運。賈斌 攝

  三塘湖油田開發于1997年,很多油井生產了近20年,通過注水補能的方式已很難驅替出原油,而二氧化碳則喚醒老油田“青春”。“2024年,三塘湖計劃購買10萬噸二氧化碳驅油,遠期規劃每年購買100萬噸二氧化碳。”三塘湖采油管理區油藏研究中心主任李世瑞說。

  不只是準噶爾盆地和吐哈盆地,包括塔里木盆地也在利用二氧化碳驅油。塔里木油田從天然氣乙烷回收工程中捕集二氧化碳,用于輪南油田驅油。

  CCUS“C”位出道

  從工業企業捕集二氧化碳拉到油田驅油,這一過程實際上實施的是CCUS(碳捕集、利用與封存)項目。西北大學地質學教授、二氧化碳捕集與封存技術國家地方聯合工程研究中心執行主任馬勁風表示,第28屆聯合國氣候大會已明確CCUS作用,CCUS已成為全球新興產業。

  國家發展改革委、國家能源局印發的《“十四五”現代能源體系規劃》,提出減少能源產業碳足跡,加快二氧化碳驅油技術推廣應用,在晉陜蒙新等地區建設CCUS示范工程。

  “CCUS是聯合國公認的碳減排關鍵技術之一,也是確?!栋屠鑵f定》氣候目標實現的重要支撐。”馬勁風表示。

  新疆油田率先開展CCUS先導試驗,從2015年開始啟動CCUS/CCS(碳捕集、利用與封存/碳捕集與封存)百萬噸示范區規劃研究,2019年開始了八區530井區二氧化碳混相驅先導試驗。同年,新疆油田準噶爾盆地CCUS項目被OGCI(油氣行業氣候倡議組織)推選為全球首批5個CCUS產業促進中心之一。

  最初,新疆油田驅油的碳源來自中石油克拉瑪依石化有限責任公司,到現在已擴展到全疆10余個地方,包括瑪納斯縣工業園區、烏魯木齊甘泉堡經濟技術開發區(工業區)等地,都在往新疆油田輸送碳源。

  “CCUS為新疆工業碳減排騰出了廣闊空間。”新疆油田勘探開發研究院稀油所副所長董海海表示,2023年購買了近25萬噸二氧化碳,遠期規劃將擴增到1000萬噸以上。

  新疆二氧化碳地質封存潛力巨大,塔里木、準噶爾、吐哈三大盆地具備規?;瘧枚趸简層秃偷刭|封存條件。“三大盆地的油田,二氧化碳資源利用和埋存潛力約40億噸,是開展規?;趸嫉刭|封存和資源化利用示范的理想場所。”中國工程院院士李陽表示。

  截至2023年底,全疆已建成二氧化碳捕集裝置150—160萬噸/年產能,產能規模同比增長三四倍,而落地注冊準備做碳捕集的企業一年間增長數十倍?,F在,新疆四大油田——新疆油田、塔里木油田、西北油田、吐哈油田均在實施CCUS項目,推動新疆CCUS產業初步形成。  

新疆油田瑪湖勘探開發項目部瑪湖1MHD1007、1014井在進行二氧化碳注氣試驗。(資料圖)蔣劍 攝

  “碳”索美麗新疆前景

  當前,新建煤化工企業配套CCUS已是趨勢,也是通過環評、能評的重要選項。馬勁風介紹,新疆最近一兩年規劃的煤制氣、煤制烯烴等項目,大都設計配套建設CCUS項目。

  推動新疆CCUS產業發展,國家管網集團西部管道有限責任公司也拋出“橄欖枝”,準備開展管道輸送二氧化碳試驗。目前,新疆已有油田和企業規劃建設環準噶爾盆地的二氧化碳管道輸送方案,通過管道將環準噶爾盆地的工業園區鏈起來,為園區碳減排騰出空間。

  當然,二氧化碳不只是用來驅油,還可用作電焊保護、制造干冰、充裝進可口可樂、啤酒等食品里,也可用到蔬菜大棚里增肥,提高果蔬產量。

  深冷氣體公司生產的食品級二氧化碳,已有少量用于新疆的可口可樂和百事可樂生產。

  以科技創新為引領,新疆國泰新華礦業股份有限公司計劃補鏈,內部循環利用二氧化碳。“公司年排放二氧化碳30萬噸。計劃電解水制氫,用氫氣與二氧化碳合成甲醇,再將多余電石渣利用起來,做成BDO(1,4-丁二醇)。”國泰新華董事長梁明國表示,補鏈后既能實現廢物再利用,還能擴增BDO產能,產出綠色BDO。

  馬勁風介紹,實施CCUS項目,國家能源集團已打通“捕集—輸送—配氣—養護”一體化的二氧化碳礦化粉煤灰磚工藝路線,已制造出“二氧化碳礦化磚”,可同步解決電廠固廢及二氧化碳消納問題。

  據測算,煤化工企業排放的二氧化碳濃度最高,可達75%—98%,其次是石油化工企業,達40%以上,發電廠在10%—15%之間。目前,新疆建設的碳捕集裝置大多捕集的是煤化工和石油化工企業排放的二氧化碳。“火力發電廠排放的二氧化碳雖然濃度低,但卻是最多的,將二氧化碳固廢到磚塊等新材料里,將為新疆火電企業碳減排提供新思路。”馬勁風表示。

  新疆正加快建設“八大產業集群”,二氧化碳變廢為寶,將有力促進油氣生產加工、煤炭煤電煤化工、綠色礦業等產業集群發展。